[发明专利]一种航空发动机燃烧室寿命预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空发动机燃烧室寿命预测方法

背景技术

为提高现代航空发动机的推重比，航空发动机的工作温度越来越高，航空发动机热端零部件热负荷越来越大，这对航空发动机热端部件疲劳可靠性问题日益突出。航空发动机燃烧室是航空发动机的关键热端部件，其疲劳可靠性对飞机适航运行安全有着至关重要的影响，对航空发动机燃烧室寿命进行准确预测对发展航空发动机热端部件损伤理论有重要科学意义，对保证飞行安全并提高地面维修效率和经济性均有工程应用价值。

受民航运行安全规定及实验成本所限，难以通过实际发动机运行实验再现航空发动机燃烧室恶劣的服役环境。现有的航空发动机燃烧室寿命预测方法大多是对燃烧室施加简单的热边界条件对航空发动机燃烧室进行有限元分析获得燃烧室的应力/应变分布，基于Maansson-Coffin公式或修正的Maansson-Coffin公式对航空发动机燃烧室进行寿命预测[1,^2,3]。由于航空发动机燃烧室实际运行工况复杂多变，简单的热边界条件无法准确再现航空发动机燃烧室恶劣的工作环境；而且有研究表明^[4,5]，燃烧室基体开裂失效主要是由于疲劳和蠕变的交互作用导致，Maansson-Coffin公式或修正的Maansson-Coffin公式都无法体现蠕变对航空发动机燃烧室寿命的影响。目前也有一些学者提出了一些基于损伤力学或断裂力学的蠕变-疲劳寿命模型^[6,7]，但是这些模型需要通过实验对模型中的经验参数进行拟合，由于蠕变-疲劳寿命的影响因素多，建立准确的寿命模型需要进行大量的疲劳试验，这导致试验周期长、实验成本高；且由于航空发动机燃烧室载荷比较复杂，这些模型难以对航空发动机燃烧室进行准确的寿命预测。因此，在航空发动机燃烧室寿命预测研究中许需要提出一种系统、全面的方法来提高航空发动机燃烧室寿命预测精度，从而为航空发动机的设计改性及维护保养提供指导。

参考文献

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发明内容

本发明的目的提供一种更为精准的航空发动机燃烧室寿命预测方法；本发明通过CFD分析获得航空发动机燃烧室温度载荷的分布；通过非线性静力学分析，获得航空发动机燃烧室应力/应变分布，建立航空发动机燃烧室服役载荷谱；基于最优拉丁超立方设计法设计和航空发动机燃烧室基体材料疲劳试验；采用支持向量机(SVM)与遗传算法(GA)相结合的方法，建立航空发动机燃烧室基体合金损伤预测模型，结合航空发动机燃烧室服役载荷谱对航空发动机燃烧室进行准确寿命预测，本发明技术方案如下：